JP3882726B2 - 砲弾用装弾筒の装弾筒片、その製造法及び砲弾用装弾筒 - Google Patents
砲弾用装弾筒の装弾筒片、その製造法及び砲弾用装弾筒 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3882726B2 JP3882726B2 JP2002275293A JP2002275293A JP3882726B2 JP 3882726 B2 JP3882726 B2 JP 3882726B2 JP 2002275293 A JP2002275293 A JP 2002275293A JP 2002275293 A JP2002275293 A JP 2002275293A JP 3882726 B2 JP3882726 B2 JP 3882726B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bullet
- shell
- cylinder
- degrees
- fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、砲弾用装弾筒の装弾筒片、その製造法および砲弾用装弾筒に関するものであり、例えば戦車砲用高速徹甲弾の構成部品である装弾筒の製造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、戦車砲弾の一つである、いわゆる装弾筒付翼安定徹甲弾１の構造の一例を示す縦断面図である。
【０００３】
同図に示すように、装弾筒付翼安定徹甲弾１は、高い発射初速を得るために、弾芯２の周りに砲腔径と同じ径ｄの装弾筒３を装着された砲弾である。この装弾筒付翼安定徹甲弾１は、風帽付被帽徹甲弾等の他の全口径砲弾に比較して、装弾筒３を含んだ砲弾全体の比重が小さい。このため、装弾筒付翼安定徹甲弾１は、同じ砲（同じ装薬量）であっても高い発射初速を得られる。
【０００４】
図８は、戦車砲の砲身４の砲腔５に装填された装弾筒付翼安定徹甲弾１を示す説明図である。また、図９(a) および図９(b) は、この装弾筒付翼安定徹甲弾１の発射時の状況を経時的に示す説明図である。
【０００５】
図８に示すように、砲腔５には、装弾筒付翼安定徹甲弾１の装弾筒３が装填される。装弾筒３は、通常三つの装弾筒片6a〜6cが組み合わされて環状体をなしており、砲腔５の内部で弾芯２を抱え、高圧室７に発生する数千気圧のガス圧を全口径で受け、弾芯２を加速して数マッハの初速をもたらす。このため、この装弾筒付翼安定徹甲弾１の弾芯２の外面に設けられた凹凸部 (上述した図７における符合2a) に係合する、装弾筒３の凹凸部 (本明細書では「係合部」といい、上述した図７においては符合3bで示す) には数万Ｇにも達する加速度に起因した負荷が作用する。そこで、装弾筒３は、かかる超高負荷に耐えるために、高強度のアルミニウム合金により構成される。
【０００６】
そして、図９(a) および図９(b) に示すように、装弾筒３は、砲腔５を出た途端に、傘状の抵抗部3aに生じる空気抵抗によって３つの装弾筒片6a〜6cに分割されて弾芯２から分離し、弾芯２のみが目標に向けて飛翔する。この飛翔の際、装弾筒付翼安定徹甲弾１は、風帽付被帽徹甲弾よりも径が小さい分だけ空気抵抗も小さく、飛翔速度の低下も少ない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この装弾筒付翼安定徹甲弾１の破壊力を増大するには、装弾筒３、すなわち装弾筒片6a〜6cを軽量化することにより、弾芯２の重量増加にかかわらず発射初速の上昇を図り運動エネルギーを高めることが、最も有効である。
【０００８】
しかし、装弾筒片6a〜6cをこれまでのようにアルミニウム合金により構成する限り、達成できる軽量化の程度には限度があり、弾芯２の発射初速を顕著に増大できるほどに装弾筒３を軽量化することは、事実上不可能であった。
【０００９】
ここに、本発明の目的は、装弾筒、すなわち装弾筒片を軽量化することができるとともに、量産性や製品の安定性をもたらし、現実に製造することができる、砲弾用装弾筒の装弾筒片と、その製造法と、砲弾用装弾筒とを、いずれも提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、装弾筒片を従来のようにアルミニウム合金製とするのではなく、炭素繊維強化プラスチック製又はガラス繊維強化プラスチック製に材質を変更できれば、装弾筒片を大幅に軽量化することができ、これにより、弾芯の発射初速を顕著に増大できるということを前提として、鋭意検討を重ねた結果、炭素繊維強化プラスチック又はガラス繊維強化プラスチックにより装弾筒片を構成するには、発射時の装弾筒に作用する超高負荷に耐えるために、繊維の好適な配向方向が存在することを知見した。
【００１１】
すなわち、繊維強化プラスチックからなる製品を製造するには、一般的に、積層板からの機械加工を行う製造法や、フィラメントワインディング成形による製造法が試みられる。そこで、本発明者らも一般的なこれらの製造法により、炭素繊維強化プラスチック又はガラス繊維強化プラスチックにより構成される装弾筒片を製造することを検討した。
【００１２】
その結果、本発明者らは、一般的なこれらの製造法により装弾筒を製造すれば、確かに軽量化、量産性さらには製品の安定性を所望の程度に維持することはできるものの、装弾筒片の係合部に作用する数万Ｇの加速度に耐えることができず、発射時に砲腔内において装弾筒片が破損してしまうことを知見した。
【００１３】
そこで、本発明者らはさらに検討を重ねた結果、炭素繊維又はガラス繊維を、少なくとも互いに異なる２方向へ配向されるようにして装弾筒片を構成すれば、上述した課題を解決することができることを知見し、本発明を完成した。
【００１４】
本発明は、炭素繊維強化プラスチック又はガラス繊維強化プラスチックからなる三角柱状体を複数個組み合わせて構成される横断面が略扇形の扇形長柱体からの切り出し体であるとともに、この扇形長柱体は炭素繊維又はガラス繊維が少なくとも互いに異なる２方向へ配向される、かつ、この互いに異なる２方向が、扇形長柱体の長手方向に平行な任意の面内にあってこの長手方向に平行な方向及びこの平行な方向に略直交する方向、又は、装着される砲弾の外面の係合部の二つの斜面にそれぞれ略平行な二つの方向であることを特徴とする砲弾用装弾筒の装弾筒片である。
【００１５】
この本発明に係る砲弾用装弾筒の装弾筒片では、炭素繊維又はガラス繊維が、扇形長柱体の長手方向に平行な任意の面内にあって長手方向との交差角度が、０度となる方向、３０度となる方向、６０度となる方向、９０度となる方向、１２０度となる方向または１５０度となる方向へ配向されることが例示される。
【００１６】
これらの本発明に係る砲弾用装弾筒の装弾筒片では、三角柱状体が、長さが同じで幅が異なり、かつ樹脂を含浸させた複数枚の矩形の繊維シートを交互に積層したものであることが例示される。
【００１７】
この本発明に係る砲弾用装弾筒の装弾筒片では、複数枚の矩形の繊維シートが、積層方向の中央に最も幅が広いシートが配置されるとともに、このシートの両側に幅が順次狭くなる複数枚のシートが順に対称に又は非対称に配置されて、積層されることが例示される。
【００１８】
これらの本発明に係る砲弾用装弾筒の装弾筒片では、繊維シートが、炭素繊維強化プラスチック又はガラス繊維強化プラスチックと、結合材である熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂とによって構成されることが例示される。
【００１９】
別の観点からは、本発明は、炭素繊維強化プラスチック又はガラス繊維強化プラスチックからなるとともに、炭素繊維又はガラス繊維が少なくとも互いに異なる２方向へ配向される三角柱状体を複数個組み合わせることにより横断面が略扇形の扇形長柱体を構成し、この扇形長柱体から砲弾用装弾筒の装弾筒片を切り出し、かつ、この互いに異なる２方向が、扇形長柱体の長手方向に平行な任意の面内にあってこの長手方向に平行な方向及びこの平行な方向に略直交する方向、又は、装着される砲弾の外面の係合部の二つの斜面にそれぞれ略平行な二つの方向であることを特徴とする砲弾用装弾筒の装弾筒片の製造法である。
【００２１】
この本発明に係る砲弾用装弾筒の装弾筒片の製造法では、炭素繊維又はガラス繊維が、扇形長柱体の長手方向に平行な任意の面内にあってこの長手方向との交差角度が、０度となる方向、30度となる方向、60度となる方向、90度となる方向、120 度となる方向または150 度となる方向へ配向されることが例示される。
【００２２】
これらの本発明に係る砲弾用装弾筒の装弾筒片の製造法では、扇形長柱体が、長さが同じで幅が異なり、かつ樹脂を含浸させた複数枚の矩形の繊維シートを交互に積層したものであることが例示される。
【００２３】
さらに別の観点からは、本発明は、上述した本発明に係る砲弾用装弾筒の装弾筒片を複数環状に組み合わせて構成されることを特徴とする砲弾用装弾筒である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
(第１の実施の形態)
以下、本発明にかかる砲弾用装弾筒の装弾筒片、その製造法および砲弾用装弾筒の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本実施の形態の砲弾用装弾筒11を有する装弾筒付翼安定徹甲弾10を、一部簡略化するとともに透視した状態で示す説明図である。
この装弾筒付翼安定徹甲弾10の弾芯12の長手方向の略中央部の周囲には、図示しない砲腔の内径と略同じ外径を有する砲弾用装弾筒11が装着されている。
【００２６】
本実施の形態における砲弾用装弾筒11は、図１に示すように、４つの砲弾用装弾筒11の装弾筒片13a 〜13d を環状に組み合わせて構成されるが、装弾筒片の数は４つに限定されるものではなく、３つまたは５つ以上の装弾筒片を環状に組み合わせて構成してもよい。一般的には、装弾筒片の数は３つである。
【００２７】
なお、図１では、装弾筒片13a 〜13d の形状を理解し易くするため、装弾筒片13a を抽出して示す。また、装弾筒片13a 〜13d はいずれも同じ形状を有することから、以降の説明は装弾筒片13a を例にとって行う。
【００２８】
図２は、砲弾用装弾筒11の装弾筒片13a の製造状況を模式的に示す説明図である。
図２に示すように、この装弾筒片13a は、繊維強化プラスチックからなる複数個 (図示例では８個) の三角柱状体14a 〜14h を、適宜手段（本例では、後述する図３を参照しながら説明するように、所定の温度のもとで所定の加圧力で加圧すること）によって組み合わせて構成される扇形長柱体15から、機械加工等の適宜手段によって切り出された切り出し体である。
【００２９】
ここで、扇形長柱体15を構成する三角柱状体14a 〜14h は、いずれも同じものであるため、以降の説明は三角柱状体14a を例にとって行う。
図２において抽出して示すように、繊維強化プラスチックからなる三角柱状体14a は、複数枚の矩形の繊維シート16a 〜16o の積層体である。
【００３０】
繊維シート16a 〜16o は、いずれも、この三角柱状体14a の長手方向 (図２における両矢印方向) と略直交する方向へ向けて多数の繊維17が配向される。また、本実施の形態では、複数の繊維18が、三角柱状体14a の長手方向 (図２における両矢印方向) へ向けて配向される。繊維18の配向密度は、繊維17の配向密度よりも小さくてよい。
【００３１】
このように、繊維18、17は、互いに異なる２方向、すなわち、扇形長柱体15の長手方向 (図２における両矢印方向) に平行な任意の面内にあってこの長手方向に平行な方向及びこの平行な方向に略直交する方向へ配向される。
【００３２】
このように、本実施の形態における扇形長柱体14a は、炭素繊維が少なくとも互いに異なる２方向へ配向されるものである。
また、繊維シート16a 〜16o は、いずれも、長さが同じで幅が異なる矩形の繊維シートであって、適宜手段によって樹脂19を含浸させてある。なお、本実施の形態では、繊維シート16a 〜16o は、市販されている大判の繊維シートから所定の寸法に裁断することにより、製造した。
【００３３】
繊維シート16a 〜16o は、幅が最大の一枚の繊維シート16a の両側に、幅が徐々に小さくなる繊維シート16b 〜16o が順次配されるように、積層されている。すなわち、繊維シート16a は幅が最大であり、繊維シート16b 、16c の幅は等しいとともに繊維シート16a の幅に次ぐ幅であり、繊維シート16d 、16e の幅は等しいとともに繊維シート16b 、16c の幅に次ぐ幅であり、繊維シート16f 、16g の幅は等しいとともに繊維シート16d 、16e の幅に次ぐ幅であり、繊維シート16h 、16i の幅は等しいとともに繊維シート16f 、16g の幅に次ぐ幅であり、繊維シート16j 、16k の幅は等しいとともに繊維シート16h 、16i の幅に次ぐ幅であり、繊維シート16l 、16m の幅は等しいとともに繊維シート16j 、16k の幅に次ぐ幅であり、さらに、繊維シート16n 、16o の幅は等しいとともに繊維シート16l 、16m の幅に次ぐ幅である。
【００３４】
本実施の形態では、繊維強化プラスチックの基材をなす繊維17または18が炭素繊維（グラファイト繊維を含む）である。しかし、本発明はこの炭素繊維に限定されるものではなく、例えばガラス繊維等の炭素繊維以外の繊維であってもよい。また、本実施の形態では、繊維強化プラスチックの結合材をなす樹脂19は熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂である。しかし、本発明はエポキシ樹脂に限定されるものではなく、フェノール樹脂等のエポキシ樹脂以外の熱硬化性樹脂であってもよい。また、本発明は熱硬化性樹脂に限定されるものではなく、例えばいわゆるPEEK等の熱可塑性樹脂であってもよく、これにより、コスト低減を図ることができる。
【００３５】
なお、説明の便宜上図１には示していないが、装弾筒片13a 〜13d の内面には、図６を参照しながら説明した弾芯２の外面に設けられた凹凸部に係合する係合部が凹凸状に形成されている。
【００３６】
本実施の形態では、装弾筒片13a 〜13d はこのように構成されており、これら装弾筒片13a 〜13d を図１に示すように環状に組み合わせて、砲弾用装弾筒11が構成される。次に、これら装弾筒片13a 〜13d の製造法を説明する。
【００３７】
本実施の形態では、はじめに、三角柱状体14a 〜14h の長手方向と略直交する方向へ向けた繊維17と、三角柱状体14a の長手方向へ向けた繊維18とが配向されるとともに長さが同じで幅が異なり、かつ樹脂19を含浸させた複数枚の矩形の繊維シート16a 〜16o の積層体である、繊維強化プラスチックからなる三角柱状体14a 〜14h を製造する。
【００３８】
具体的には、これらの三角柱状体14a 〜14h は、以下に示す手順(1) 〜(3) により製造される。
(1)炭素繊維17、18からなる基材に予め樹脂19をしみ込ませたシートを所定の形状および寸法に裁断して、複数枚の矩形の繊維シート16a 〜16o を製造する。この時の各繊維シート16a 〜16o における繊維17、18の配向は、基材に加わる力を装弾筒全体に分散して伝達するために、繊維17が三角柱状体14a 〜14h の長手方向と略直交する方向へ配向するとともに、繊維18が三角柱状体14a 〜14h の長手方向へ配向する。
【００３９】
(2)裁断した繊維シート16a 〜16o を、図２に示すように積層し、デバッキングを行い、積層した各繊維シート16a 〜16o 間に存在する気泡を除去する。
各繊維シート16a 〜16o が積層された三角柱状体14a は、図２に示すように、略10度の中心角度を有するくさび形状を呈する。
【００４０】
(3)断面が略10度の角度を持つ三角柱状体14a 〜14h を、後述する図３に示すように８個重ねて、成形治具20のキャビティ21a に挿入する。
そして、これらの繊維強化プラスチックからなる三角柱状体14a 〜14h を、本実施の形態では８個組み合わせることにより、横断面が略扇形の扇形長柱体15を構成する。
【００４１】
図３(a) は、扇形長柱体15の組み立て治具20を示す説明図であり、図３(b) は三角柱状体14a 〜14h をセットした時の図３(a) におけるＡ−Ａ断面図、図３(c) は加圧時の図３(a) におけるＡ−Ａ断面図である。以下、図３(a) 〜図３(c) を参照しながら、この組み立て治具20の構造を説明する。
【００４２】
図３(a) における符合21は、Ｕ字型のキャビティ21a を有する下型である。この下型21には、上型25の位置を決めるための４本のノックピン26を通すための４つの穴21b が設けられている。また、下型21には２枚のガイドプレート24を固定するための固定部 (図示していない) が設けられている。
【００４３】
ピン23に装着されてピン23を回転中心に回動するヒンジ (図示しない) には、２枚の可動傾斜プレート22が装着される。また、ピン23は、２枚のガイドプレート24にそれぞれ設けられた縦長の貫通穴（または縦長の貫通みぞ）を貫通しており、２枚の可動傾斜プレート22の位置を決める。これにより、２枚の可動傾斜プレート22は、下型21のＵ字型のキャビティ21a に収容された三角柱状体14a 〜14h の組合せ物30が分離しないように、この組合せ物30に加圧力を負荷することができる。
【００４４】
なお、ピン23の周囲には、２枚の可動傾斜プレート22による加圧時に三角柱状体14a 〜14h のひとつでもずれることのないよう、押え部材23a が装着されている。
【００４５】
また、２枚のガイトプレート24は、このピン23に案内されてピン23の延設方向に移動自在に配置されているため、２枚の可動傾斜プレート22による加圧時には、下型21の両端面に当接させることにより、三角柱状体14a 〜14h の組合せ物30をキャビティ21a 内に密閉配置することができる。
【００４６】
さらに、上型25の底面には、鉛直下向きに可動傾斜プレート22を押圧するための押圧部材25a 、25a が取り付けられている。
さらに、下型21には発熱体27が埋設されており、キャビティ21a に収容された三角柱状体14a 〜14h の組合せ物30を所定の温度に加熱することができるように構成されている。
【００４７】
本実施の形態における組み立て治具20は、以上のように構成される。次に、この組み立て治具20を用いて扇形長柱体15を組み立てる手順を説明する。
(1)図３(b) に示すように、ピン23に装着されたヒンジ (図示しない) により連結された２枚の可動傾斜プレート22を開限の位置 (図３(b) に示す位置) まで開いておき、この間に、くさび状に形作られた三角柱状体14a 〜14h の組合せ物を、下型21のＵ字型のキャビティ21a に収容する。
【００４８】
(2)ピン23に装着されたヒンジ (図示しない) により連結された２枚の可動傾斜プレート22を閉じて、キャビティ21a に収容された三角柱状体14a 〜14h の組合せ物30に当接させる。
【００４９】
(3)ガイドプレート24、24にピン23を貫通させ、ガイドプレート24、24をピン23の延設方向に移動させることにより、ガイドプレート24、24をいずれも下型21の端面に固定して、三角柱状体14a 〜14h の組合せ物30をキャビティ21a 内に密閉する。
【００５０】
(4)次に、図３(c) に示すように、４本のノックピン26を４つの貫通孔21b に貫通させながら上型25を下降し、下型21にセットする。この際、上型21の底面に鉛直下向きに取り付けられた押圧部材25a 、25a の先端により、可動傾斜プレート22が軽く押圧され、これにより、可動傾斜プレート22はキャビティ21a 内に密閉配置された三角柱状体14a 〜14h の組合せ物30を軽く加圧する。
【００５１】
このようにして、組み立て治具20を組み立てる。
(5)次に、組み立てを終えた組み立て治具20の上型21を、図示しない適当な加圧装置 (例えばプレス装置) により下方へ向けて、所定の加圧力で加圧することにより、所定の位置まで押し込む。
（6)この状態で組み立て治具20の全体を所定温度に加熱することにより、三角柱状体14a 〜14h を溶融圧着して、扇形長柱体15を成型する。成型完了後に、組み立て治具20を分解することにより、成型された扇形長柱体15を組み立て治具20から搬出する。
【００５２】
そして、このように製造した扇形長柱体15から装弾筒片13a を、機械加工等の適宜手段により切り出すことによって、砲弾用装弾筒10の装弾筒片13a を製造する。
【００５３】
このように、本実施の形態によれば、砲弾用装弾筒10の装弾筒片13a に使用される繊維17および18の配向を工夫し、また、これらの繊維17および18を樹脂19により均一に固めることにより、発射時に砲弾用装弾筒10の係合部に作用する数万Ｇの加速度による負荷を、砲弾用装弾筒10の全体に分散することができる。このため、炭素繊維強化プラスチックの特徴である、軽量化、量産性さらには品質安定性を損なうことなく、係合部の強度を十分に高めることができる。
【００５４】
(第２の実施の形態)
次に、第２の実施の形態を説明する。なお、以降の説明では、上述した第１の実施の形態と相違する部分を説明することとし、共通する部分については重複する説明を適宜省略する。
【００５５】
図４は、本実施の形態で用いる三角柱状体14a-1 を示す説明図である。
本実施の形態では、三角柱状体14a-1 を構成する複数枚の矩形の繊維シート16a-1 〜16o-1 が、第１の実施の形態で用いた複数枚の矩形の繊維シート16a 〜16o とは異なっている。
【００５６】
複数枚の矩形の繊維シート16a-1 〜16o-1 は、積層方向の中央に最も幅が広い繊維シート16a-1 が配置されるとともに、この最も幅が広い繊維シート16a-1 の両側に幅が順次狭くなる複数枚の繊維シート16b-1 〜16o-1 が順に配置されて (繊維シート16a-1 〜16o-1 のこのような配置を「千鳥配置」という) 、積層される。
【００５７】
すなわち、図４において、繊維シート16b-1 〜16o-1 の長さ (図４における両矢印方向の寸法) はいずれも同じであるが、幅 (図４における両矢印方向と直交する方向の寸法) に関しては、繊維シート16a-1 ＞繊維シート16b-1 ＞繊維シート16c-1 ＞繊維シート16d-1 ＞繊維シート16e-1 ＞繊維シート16f-1 ＞繊維シート16g-1 ＞繊維シート16h-1 ＞繊維シート16i-1 ＞繊維シート16j-1 ＞繊維シート16k-1 ＞繊維シート16l-1 ＞繊維シート16m-1 ＞繊維シート16n-1 ＞繊維シート16o-1 である。
【００５８】
なお、本実施の形態では、繊維シート16a-1 〜16o-1 は、市販されている大判の繊維シートから所定の寸法に裁断することにより、製造する。
これ以外は、第１の実施の形態と同じに構成されている。
【００５９】
本実施の形態によれば、複数枚の矩形の繊維シート16a-1 〜16o-1 を千鳥配置とするため、三角柱状体14a-1 の厚さ方向の強度を、第１の実施の形態の三角柱状体14a よりも高めることができる。このため、炭素繊維強化プラスチックの特徴である、軽量化、量産性さらには品質安定性を損なうことなく、扇形長柱体の強度を、第１の実施の形態よりも高めることができる。
【００６０】
(第３の実施の形態)
次に、第３の実施の形態を説明する。
図５は、本実施の形態で用いる三角柱状体14a-2 を示す説明図である。なお、図５では繊維シート16a-2 〜16j-2 の積層枚数は10枚であって、第１の実施の形態および第２の実施の形態の積層枚数である15枚とは異なっているが、これは図面をできるだけ簡略化して本実施の形態のポイントを理解し易くためであり、繊維シート16a-2 〜16j-2 の積層枚数は適宜決定すればよいことは、いうまでもない。
【００６１】
本実施の形態の繊維シート16a-2 〜16j-2 は、上述した第２の実施の形態と同様に千鳥配置されている。
また、本実施の形態のシート16a-2 〜16j-2 は、いずれも、繊維17、18が、扇形長柱体15の長手方向 (図５における両矢印方向) に平行な任意の面内にあってこの長手方向と60度及び120 度傾斜する二つの方向へ向けて配向されている。
【００６２】
なお、本実施の形態では、繊維シート16a-2 〜16j-2 は、市販されている大判の繊維シートから所定の寸法に裁断することにより、製造する。
本実施の形態では、繊維17、18がこのように配向されており、また、装弾筒３の内面に設けられる係合部を構成する台形状のねじ部の二つの斜面もまた、扇形長柱体15の長手方向と60度及び120 度傾斜する二つの方向を指向して形成されている。
【００６３】
このため、本実施の形態の繊維17、18は、装着される砲弾の外面に係合するために設けられる係合部において、台形状のねじ部の二つの斜面にそれぞれ略平行な二つの方向を指向することとなる。
【００６４】
したがって、本実施の形態によれば、三角柱状体14a-2 の係合部における剪断強度を、第２の実施の形態の三角柱状体14a-1 よりも高めることができる。このため、炭素繊維強化プラスチックの特徴である、軽量化、量産性さらには品質安定性を損なうことなく、係合部の強度を、第２の実施の形態よりもさらに高めることができる。
【００６５】
(第４の実施の形態)
次に、第４の実施の形態を説明する。
図６は、本実施の形態で用いる三角柱状体14a-3 を示す説明図である。なお、図６では繊維シート16a-3 〜16o-32の積層枚数は15枚であるが、繊維シート16a-3 〜16o-3 の積層枚数は適宜決定すればよいことは、いうまでもない。
【００６６】
本実施の形態では、第２の実施の形態の三角柱状体14a-1 や第３の実施の形態の三角柱状体14a-2 と同様に、15枚の矩形の繊維シート16a-3 〜16o-3 は、積層方向の中央に最も幅が広い３枚の繊維シート16a-3 、16b-3 、16c-3 が配置されるとともに、この最も幅が広い３枚の繊維シート16a-3 〜16c-3 の両側に幅が順次狭くなる複数枚の繊維シート16d-3 〜16o-3 が順に千鳥配置されて、積層される。
【００６７】
すなわち、図６において、繊維シート16a-3 〜16o-3 の長さ (図６における両矢印方向の寸法) はいずれも同じであるが、幅 (図６における両矢印方向と直交する方向の寸法) に関しては、繊維シート16a-3 ＝繊維シート16b-3 ＝繊維シート16c-3 ＞繊維シート16d-3 ＞繊維シート16e-3 ＞繊維シート16f-3 ＞繊維シート16g-3 ＞繊維シート16h-3 ＞繊維シート16i-3 ＞繊維シート16j-3 ＞繊維シート16k-3 ＞繊維シート16l-3 ＞繊維シート16m-3 ＞繊維シート16n-3 ＞繊維シート16o-3 である。
【００６８】
なお、本実施の形態においても、繊維シート16a-3 〜16o-3 は、市販されている大判の繊維シートから所定の寸法に裁断することにより、製造する。
また、本実施の形態では、図６に模式的に示すように、繊維シート16a-3 〜16o-3 それぞれの繊維の配向方向が、上述した第１実施の形態〜第３の実施の形態とは異なっている。
【００６９】
すなわち、繊維シート16a-3 の繊維の配向方向は、長手方向 (図６における両矢印方向) と直交する方向の１方向 (図６では『90°』として示す) である。
また、繊維シート16b-3 、16c-3 の繊維の配向方向は、いずれも、長手方向と60度交差する方向の１方向 (図６では『60°』として示す) である。
【００７０】
また、繊維シート16d-3 、16e-3 の繊維の配向方向は、いずれも、長手方向と120 度交差する方向の１方向 (図６では『−60°』として示す) である。
また、繊維シート16f-3 、16g-3 の繊維の配向方向は、いずれも、長手方向と30度交差する方向の１方向 (図６では『30°』として示す) である。
【００７１】
また、繊維シート16h-3 、16i-3 の繊維の配向方向は、いずれも、長手方向と150 度交差する方向の１方向 (図６では『−30°』として示す) である。
また、繊維シート16j-3 、16k-3 の繊維の配向方向は、いずれも、長手方向と平行な方向の１方向 (図６では『0 °』として示す) である。
【００７２】
また、繊維シート16l-3 、16m-3 の繊維の配向方向は、いずれも、長手方向と直交する方向の１方向 (図６では『90°』として示す) である。
さらに、繊維シート16n-3 、16o-3 の繊維の配向方向は、いずれも、長手方向と平行な方向の１方向 (図６では『0 °』として示す) である。
【００７３】
本実施の形態では、繊維シート16a-3 〜16o-3 それぞれの繊維の配向方向は、以上のようになっている。このような配向方向としたこと (以下、単に『多方向配置』ともいう) のメリットとしては、装弾筒片の係合部および全体の強度をともに十分に確保しながら、装弾筒片の経時的な全体歪の抑制を図ることができる点にある。
【００７４】
すなわち、繊維強化材の一般的な欠点として、方向により寸法変化の量が異なるため、製造時や長期間貯蔵中に歪を生じて変形してしまうことが挙げられる。均等な変化を生じさせるためには全方向に繊維を配向させればよいのではとも一見考えられるが、これでは、繊維方向が多くなり、特定方向 (例えば長手方向) あるいは特定箇所 (例えば係合部) の強度が低下してしまう。
【００７５】
そこで、本実施の形態では、繊維シート16a-3 〜16o-3 それぞれの繊維の配向方向を上述した多方向配置とすることにより、装弾筒片の係合部および全体の強度をともに十分に確保しながら、装弾筒片の経時的な全体歪の抑制を図るものである。
【００７６】
なお、図６に示した繊維シート16a-3 〜16o-3 それぞれの繊維の配向方向は、あくまでも例示であり、装弾筒片の係合部および全体に要求される強度や、経時的に生じる歪の抑制要求量等を勘案して、適宜決定すればよいことはいうまでもない。
【００７７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明により、装弾筒を軽量化することができるとともに、量産性や製品の安定性をもたらし、現実に製造可能な、砲弾用装弾筒の装弾筒片、その製造法および砲弾用装弾筒を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の砲弾用装弾筒を有する装弾筒付翼安定徹甲弾を、一部簡略化するとともに透視した状態で示す説明図である。
【図２】第１の実施の形態の砲弾用装弾筒の装弾筒片の製造状況を模式的に示す説明図である。
【図３】図３(a) は、第１の実施の形態における扇形長柱体の組み立て治具を示す説明図であり、図３(b) はこの三角柱状体をセットした時の図３(a) におけるＡ−Ａ断面図、図３(c) は図３(a) におけるＡ−Ａ断面図である。
【図４】第２の実施の形態で用いる三角柱状体を示す説明図である。
【図５】第３の実施の形態で用いる三角柱状体を示す説明図である。
【図６】第４の実施の形態で用いる三角柱状体を示す説明図である。
【図７】戦車砲弾の一つである装弾筒付翼安定徹甲弾の構造の一例を示す縦断面図である。
【図８】戦車砲の砲身の砲腔に装填された装弾筒付翼安定徹甲弾を示す説明図である。
【図９】図９(a) および図９(b) は、装弾筒付翼安定徹甲弾の発射時の状況を経時的に示す説明図である。
【符号の説明】
10 装弾筒付翼安定徹甲弾
11 砲弾用装弾筒
13a 〜13d 装弾筒片
14a 〜14h 三角柱状体
15 扇形長柱体
16a 〜16o 繊維シート
17、18 繊維
19 樹脂
【発明の属する技術分野】
本発明は、砲弾用装弾筒の装弾筒片、その製造法および砲弾用装弾筒に関するものであり、例えば戦車砲用高速徹甲弾の構成部品である装弾筒の製造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、戦車砲弾の一つである、いわゆる装弾筒付翼安定徹甲弾１の構造の一例を示す縦断面図である。
【０００３】
同図に示すように、装弾筒付翼安定徹甲弾１は、高い発射初速を得るために、弾芯２の周りに砲腔径と同じ径ｄの装弾筒３を装着された砲弾である。この装弾筒付翼安定徹甲弾１は、風帽付被帽徹甲弾等の他の全口径砲弾に比較して、装弾筒３を含んだ砲弾全体の比重が小さい。このため、装弾筒付翼安定徹甲弾１は、同じ砲（同じ装薬量）であっても高い発射初速を得られる。
【０００４】
図８は、戦車砲の砲身４の砲腔５に装填された装弾筒付翼安定徹甲弾１を示す説明図である。また、図９(a) および図９(b) は、この装弾筒付翼安定徹甲弾１の発射時の状況を経時的に示す説明図である。
【０００５】
図８に示すように、砲腔５には、装弾筒付翼安定徹甲弾１の装弾筒３が装填される。装弾筒３は、通常三つの装弾筒片6a〜6cが組み合わされて環状体をなしており、砲腔５の内部で弾芯２を抱え、高圧室７に発生する数千気圧のガス圧を全口径で受け、弾芯２を加速して数マッハの初速をもたらす。このため、この装弾筒付翼安定徹甲弾１の弾芯２の外面に設けられた凹凸部 (上述した図７における符合2a) に係合する、装弾筒３の凹凸部 (本明細書では「係合部」といい、上述した図７においては符合3bで示す) には数万Ｇにも達する加速度に起因した負荷が作用する。そこで、装弾筒３は、かかる超高負荷に耐えるために、高強度のアルミニウム合金により構成される。
【０００６】
そして、図９(a) および図９(b) に示すように、装弾筒３は、砲腔５を出た途端に、傘状の抵抗部3aに生じる空気抵抗によって３つの装弾筒片6a〜6cに分割されて弾芯２から分離し、弾芯２のみが目標に向けて飛翔する。この飛翔の際、装弾筒付翼安定徹甲弾１は、風帽付被帽徹甲弾よりも径が小さい分だけ空気抵抗も小さく、飛翔速度の低下も少ない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この装弾筒付翼安定徹甲弾１の破壊力を増大するには、装弾筒３、すなわち装弾筒片6a〜6cを軽量化することにより、弾芯２の重量増加にかかわらず発射初速の上昇を図り運動エネルギーを高めることが、最も有効である。
【０００８】
しかし、装弾筒片6a〜6cをこれまでのようにアルミニウム合金により構成する限り、達成できる軽量化の程度には限度があり、弾芯２の発射初速を顕著に増大できるほどに装弾筒３を軽量化することは、事実上不可能であった。
【０００９】
ここに、本発明の目的は、装弾筒、すなわち装弾筒片を軽量化することができるとともに、量産性や製品の安定性をもたらし、現実に製造することができる、砲弾用装弾筒の装弾筒片と、その製造法と、砲弾用装弾筒とを、いずれも提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、装弾筒片を従来のようにアルミニウム合金製とするのではなく、炭素繊維強化プラスチック製又はガラス繊維強化プラスチック製に材質を変更できれば、装弾筒片を大幅に軽量化することができ、これにより、弾芯の発射初速を顕著に増大できるということを前提として、鋭意検討を重ねた結果、炭素繊維強化プラスチック又はガラス繊維強化プラスチックにより装弾筒片を構成するには、発射時の装弾筒に作用する超高負荷に耐えるために、繊維の好適な配向方向が存在することを知見した。
【００１１】
すなわち、繊維強化プラスチックからなる製品を製造するには、一般的に、積層板からの機械加工を行う製造法や、フィラメントワインディング成形による製造法が試みられる。そこで、本発明者らも一般的なこれらの製造法により、炭素繊維強化プラスチック又はガラス繊維強化プラスチックにより構成される装弾筒片を製造することを検討した。
【００１２】
その結果、本発明者らは、一般的なこれらの製造法により装弾筒を製造すれば、確かに軽量化、量産性さらには製品の安定性を所望の程度に維持することはできるものの、装弾筒片の係合部に作用する数万Ｇの加速度に耐えることができず、発射時に砲腔内において装弾筒片が破損してしまうことを知見した。
【００１３】
そこで、本発明者らはさらに検討を重ねた結果、炭素繊維又はガラス繊維を、少なくとも互いに異なる２方向へ配向されるようにして装弾筒片を構成すれば、上述した課題を解決することができることを知見し、本発明を完成した。
【００１４】
本発明は、炭素繊維強化プラスチック又はガラス繊維強化プラスチックからなる三角柱状体を複数個組み合わせて構成される横断面が略扇形の扇形長柱体からの切り出し体であるとともに、この扇形長柱体は炭素繊維又はガラス繊維が少なくとも互いに異なる２方向へ配向される、かつ、この互いに異なる２方向が、扇形長柱体の長手方向に平行な任意の面内にあってこの長手方向に平行な方向及びこの平行な方向に略直交する方向、又は、装着される砲弾の外面の係合部の二つの斜面にそれぞれ略平行な二つの方向であることを特徴とする砲弾用装弾筒の装弾筒片である。
【００１５】
この本発明に係る砲弾用装弾筒の装弾筒片では、炭素繊維又はガラス繊維が、扇形長柱体の長手方向に平行な任意の面内にあって長手方向との交差角度が、０度となる方向、３０度となる方向、６０度となる方向、９０度となる方向、１２０度となる方向または１５０度となる方向へ配向されることが例示される。
【００１６】
これらの本発明に係る砲弾用装弾筒の装弾筒片では、三角柱状体が、長さが同じで幅が異なり、かつ樹脂を含浸させた複数枚の矩形の繊維シートを交互に積層したものであることが例示される。
【００１７】
この本発明に係る砲弾用装弾筒の装弾筒片では、複数枚の矩形の繊維シートが、積層方向の中央に最も幅が広いシートが配置されるとともに、このシートの両側に幅が順次狭くなる複数枚のシートが順に対称に又は非対称に配置されて、積層されることが例示される。
【００１８】
これらの本発明に係る砲弾用装弾筒の装弾筒片では、繊維シートが、炭素繊維強化プラスチック又はガラス繊維強化プラスチックと、結合材である熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂とによって構成されることが例示される。
【００１９】
別の観点からは、本発明は、炭素繊維強化プラスチック又はガラス繊維強化プラスチックからなるとともに、炭素繊維又はガラス繊維が少なくとも互いに異なる２方向へ配向される三角柱状体を複数個組み合わせることにより横断面が略扇形の扇形長柱体を構成し、この扇形長柱体から砲弾用装弾筒の装弾筒片を切り出し、かつ、この互いに異なる２方向が、扇形長柱体の長手方向に平行な任意の面内にあってこの長手方向に平行な方向及びこの平行な方向に略直交する方向、又は、装着される砲弾の外面の係合部の二つの斜面にそれぞれ略平行な二つの方向であることを特徴とする砲弾用装弾筒の装弾筒片の製造法である。
【００２１】
この本発明に係る砲弾用装弾筒の装弾筒片の製造法では、炭素繊維又はガラス繊維が、扇形長柱体の長手方向に平行な任意の面内にあってこの長手方向との交差角度が、０度となる方向、30度となる方向、60度となる方向、90度となる方向、120 度となる方向または150 度となる方向へ配向されることが例示される。
【００２２】
これらの本発明に係る砲弾用装弾筒の装弾筒片の製造法では、扇形長柱体が、長さが同じで幅が異なり、かつ樹脂を含浸させた複数枚の矩形の繊維シートを交互に積層したものであることが例示される。
【００２３】
さらに別の観点からは、本発明は、上述した本発明に係る砲弾用装弾筒の装弾筒片を複数環状に組み合わせて構成されることを特徴とする砲弾用装弾筒である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
(第１の実施の形態)
以下、本発明にかかる砲弾用装弾筒の装弾筒片、その製造法および砲弾用装弾筒の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本実施の形態の砲弾用装弾筒11を有する装弾筒付翼安定徹甲弾10を、一部簡略化するとともに透視した状態で示す説明図である。
この装弾筒付翼安定徹甲弾10の弾芯12の長手方向の略中央部の周囲には、図示しない砲腔の内径と略同じ外径を有する砲弾用装弾筒11が装着されている。
【００２６】
本実施の形態における砲弾用装弾筒11は、図１に示すように、４つの砲弾用装弾筒11の装弾筒片13a 〜13d を環状に組み合わせて構成されるが、装弾筒片の数は４つに限定されるものではなく、３つまたは５つ以上の装弾筒片を環状に組み合わせて構成してもよい。一般的には、装弾筒片の数は３つである。
【００２７】
なお、図１では、装弾筒片13a 〜13d の形状を理解し易くするため、装弾筒片13a を抽出して示す。また、装弾筒片13a 〜13d はいずれも同じ形状を有することから、以降の説明は装弾筒片13a を例にとって行う。
【００２８】
図２は、砲弾用装弾筒11の装弾筒片13a の製造状況を模式的に示す説明図である。
図２に示すように、この装弾筒片13a は、繊維強化プラスチックからなる複数個 (図示例では８個) の三角柱状体14a 〜14h を、適宜手段（本例では、後述する図３を参照しながら説明するように、所定の温度のもとで所定の加圧力で加圧すること）によって組み合わせて構成される扇形長柱体15から、機械加工等の適宜手段によって切り出された切り出し体である。
【００２９】
ここで、扇形長柱体15を構成する三角柱状体14a 〜14h は、いずれも同じものであるため、以降の説明は三角柱状体14a を例にとって行う。
図２において抽出して示すように、繊維強化プラスチックからなる三角柱状体14a は、複数枚の矩形の繊維シート16a 〜16o の積層体である。
【００３０】
繊維シート16a 〜16o は、いずれも、この三角柱状体14a の長手方向 (図２における両矢印方向) と略直交する方向へ向けて多数の繊維17が配向される。また、本実施の形態では、複数の繊維18が、三角柱状体14a の長手方向 (図２における両矢印方向) へ向けて配向される。繊維18の配向密度は、繊維17の配向密度よりも小さくてよい。
【００３１】
このように、繊維18、17は、互いに異なる２方向、すなわち、扇形長柱体15の長手方向 (図２における両矢印方向) に平行な任意の面内にあってこの長手方向に平行な方向及びこの平行な方向に略直交する方向へ配向される。
【００３２】
このように、本実施の形態における扇形長柱体14a は、炭素繊維が少なくとも互いに異なる２方向へ配向されるものである。
また、繊維シート16a 〜16o は、いずれも、長さが同じで幅が異なる矩形の繊維シートであって、適宜手段によって樹脂19を含浸させてある。なお、本実施の形態では、繊維シート16a 〜16o は、市販されている大判の繊維シートから所定の寸法に裁断することにより、製造した。
【００３３】
繊維シート16a 〜16o は、幅が最大の一枚の繊維シート16a の両側に、幅が徐々に小さくなる繊維シート16b 〜16o が順次配されるように、積層されている。すなわち、繊維シート16a は幅が最大であり、繊維シート16b 、16c の幅は等しいとともに繊維シート16a の幅に次ぐ幅であり、繊維シート16d 、16e の幅は等しいとともに繊維シート16b 、16c の幅に次ぐ幅であり、繊維シート16f 、16g の幅は等しいとともに繊維シート16d 、16e の幅に次ぐ幅であり、繊維シート16h 、16i の幅は等しいとともに繊維シート16f 、16g の幅に次ぐ幅であり、繊維シート16j 、16k の幅は等しいとともに繊維シート16h 、16i の幅に次ぐ幅であり、繊維シート16l 、16m の幅は等しいとともに繊維シート16j 、16k の幅に次ぐ幅であり、さらに、繊維シート16n 、16o の幅は等しいとともに繊維シート16l 、16m の幅に次ぐ幅である。
【００３４】
本実施の形態では、繊維強化プラスチックの基材をなす繊維17または18が炭素繊維（グラファイト繊維を含む）である。しかし、本発明はこの炭素繊維に限定されるものではなく、例えばガラス繊維等の炭素繊維以外の繊維であってもよい。また、本実施の形態では、繊維強化プラスチックの結合材をなす樹脂19は熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂である。しかし、本発明はエポキシ樹脂に限定されるものではなく、フェノール樹脂等のエポキシ樹脂以外の熱硬化性樹脂であってもよい。また、本発明は熱硬化性樹脂に限定されるものではなく、例えばいわゆるPEEK等の熱可塑性樹脂であってもよく、これにより、コスト低減を図ることができる。
【００３５】
なお、説明の便宜上図１には示していないが、装弾筒片13a 〜13d の内面には、図６を参照しながら説明した弾芯２の外面に設けられた凹凸部に係合する係合部が凹凸状に形成されている。
【００３６】
本実施の形態では、装弾筒片13a 〜13d はこのように構成されており、これら装弾筒片13a 〜13d を図１に示すように環状に組み合わせて、砲弾用装弾筒11が構成される。次に、これら装弾筒片13a 〜13d の製造法を説明する。
【００３７】
本実施の形態では、はじめに、三角柱状体14a 〜14h の長手方向と略直交する方向へ向けた繊維17と、三角柱状体14a の長手方向へ向けた繊維18とが配向されるとともに長さが同じで幅が異なり、かつ樹脂19を含浸させた複数枚の矩形の繊維シート16a 〜16o の積層体である、繊維強化プラスチックからなる三角柱状体14a 〜14h を製造する。
【００３８】
具体的には、これらの三角柱状体14a 〜14h は、以下に示す手順(1) 〜(3) により製造される。
(1)炭素繊維17、18からなる基材に予め樹脂19をしみ込ませたシートを所定の形状および寸法に裁断して、複数枚の矩形の繊維シート16a 〜16o を製造する。この時の各繊維シート16a 〜16o における繊維17、18の配向は、基材に加わる力を装弾筒全体に分散して伝達するために、繊維17が三角柱状体14a 〜14h の長手方向と略直交する方向へ配向するとともに、繊維18が三角柱状体14a 〜14h の長手方向へ配向する。
【００３９】
(2)裁断した繊維シート16a 〜16o を、図２に示すように積層し、デバッキングを行い、積層した各繊維シート16a 〜16o 間に存在する気泡を除去する。
各繊維シート16a 〜16o が積層された三角柱状体14a は、図２に示すように、略10度の中心角度を有するくさび形状を呈する。
【００４０】
(3)断面が略10度の角度を持つ三角柱状体14a 〜14h を、後述する図３に示すように８個重ねて、成形治具20のキャビティ21a に挿入する。
そして、これらの繊維強化プラスチックからなる三角柱状体14a 〜14h を、本実施の形態では８個組み合わせることにより、横断面が略扇形の扇形長柱体15を構成する。
【００４１】
図３(a) は、扇形長柱体15の組み立て治具20を示す説明図であり、図３(b) は三角柱状体14a 〜14h をセットした時の図３(a) におけるＡ−Ａ断面図、図３(c) は加圧時の図３(a) におけるＡ−Ａ断面図である。以下、図３(a) 〜図３(c) を参照しながら、この組み立て治具20の構造を説明する。
【００４２】
図３(a) における符合21は、Ｕ字型のキャビティ21a を有する下型である。この下型21には、上型25の位置を決めるための４本のノックピン26を通すための４つの穴21b が設けられている。また、下型21には２枚のガイドプレート24を固定するための固定部 (図示していない) が設けられている。
【００４３】
ピン23に装着されてピン23を回転中心に回動するヒンジ (図示しない) には、２枚の可動傾斜プレート22が装着される。また、ピン23は、２枚のガイドプレート24にそれぞれ設けられた縦長の貫通穴（または縦長の貫通みぞ）を貫通しており、２枚の可動傾斜プレート22の位置を決める。これにより、２枚の可動傾斜プレート22は、下型21のＵ字型のキャビティ21a に収容された三角柱状体14a 〜14h の組合せ物30が分離しないように、この組合せ物30に加圧力を負荷することができる。
【００４４】
なお、ピン23の周囲には、２枚の可動傾斜プレート22による加圧時に三角柱状体14a 〜14h のひとつでもずれることのないよう、押え部材23a が装着されている。
【００４５】
また、２枚のガイトプレート24は、このピン23に案内されてピン23の延設方向に移動自在に配置されているため、２枚の可動傾斜プレート22による加圧時には、下型21の両端面に当接させることにより、三角柱状体14a 〜14h の組合せ物30をキャビティ21a 内に密閉配置することができる。
【００４６】
さらに、上型25の底面には、鉛直下向きに可動傾斜プレート22を押圧するための押圧部材25a 、25a が取り付けられている。
さらに、下型21には発熱体27が埋設されており、キャビティ21a に収容された三角柱状体14a 〜14h の組合せ物30を所定の温度に加熱することができるように構成されている。
【００４７】
本実施の形態における組み立て治具20は、以上のように構成される。次に、この組み立て治具20を用いて扇形長柱体15を組み立てる手順を説明する。
(1)図３(b) に示すように、ピン23に装着されたヒンジ (図示しない) により連結された２枚の可動傾斜プレート22を開限の位置 (図３(b) に示す位置) まで開いておき、この間に、くさび状に形作られた三角柱状体14a 〜14h の組合せ物を、下型21のＵ字型のキャビティ21a に収容する。
【００４８】
(2)ピン23に装着されたヒンジ (図示しない) により連結された２枚の可動傾斜プレート22を閉じて、キャビティ21a に収容された三角柱状体14a 〜14h の組合せ物30に当接させる。
【００４９】
(3)ガイドプレート24、24にピン23を貫通させ、ガイドプレート24、24をピン23の延設方向に移動させることにより、ガイドプレート24、24をいずれも下型21の端面に固定して、三角柱状体14a 〜14h の組合せ物30をキャビティ21a 内に密閉する。
【００５０】
(4)次に、図３(c) に示すように、４本のノックピン26を４つの貫通孔21b に貫通させながら上型25を下降し、下型21にセットする。この際、上型21の底面に鉛直下向きに取り付けられた押圧部材25a 、25a の先端により、可動傾斜プレート22が軽く押圧され、これにより、可動傾斜プレート22はキャビティ21a 内に密閉配置された三角柱状体14a 〜14h の組合せ物30を軽く加圧する。
【００５１】
このようにして、組み立て治具20を組み立てる。
(5)次に、組み立てを終えた組み立て治具20の上型21を、図示しない適当な加圧装置 (例えばプレス装置) により下方へ向けて、所定の加圧力で加圧することにより、所定の位置まで押し込む。
（6)この状態で組み立て治具20の全体を所定温度に加熱することにより、三角柱状体14a 〜14h を溶融圧着して、扇形長柱体15を成型する。成型完了後に、組み立て治具20を分解することにより、成型された扇形長柱体15を組み立て治具20から搬出する。
【００５２】
そして、このように製造した扇形長柱体15から装弾筒片13a を、機械加工等の適宜手段により切り出すことによって、砲弾用装弾筒10の装弾筒片13a を製造する。
【００５３】
このように、本実施の形態によれば、砲弾用装弾筒10の装弾筒片13a に使用される繊維17および18の配向を工夫し、また、これらの繊維17および18を樹脂19により均一に固めることにより、発射時に砲弾用装弾筒10の係合部に作用する数万Ｇの加速度による負荷を、砲弾用装弾筒10の全体に分散することができる。このため、炭素繊維強化プラスチックの特徴である、軽量化、量産性さらには品質安定性を損なうことなく、係合部の強度を十分に高めることができる。
【００５４】
(第２の実施の形態)
次に、第２の実施の形態を説明する。なお、以降の説明では、上述した第１の実施の形態と相違する部分を説明することとし、共通する部分については重複する説明を適宜省略する。
【００５５】
図４は、本実施の形態で用いる三角柱状体14a-1 を示す説明図である。
本実施の形態では、三角柱状体14a-1 を構成する複数枚の矩形の繊維シート16a-1 〜16o-1 が、第１の実施の形態で用いた複数枚の矩形の繊維シート16a 〜16o とは異なっている。
【００５６】
複数枚の矩形の繊維シート16a-1 〜16o-1 は、積層方向の中央に最も幅が広い繊維シート16a-1 が配置されるとともに、この最も幅が広い繊維シート16a-1 の両側に幅が順次狭くなる複数枚の繊維シート16b-1 〜16o-1 が順に配置されて (繊維シート16a-1 〜16o-1 のこのような配置を「千鳥配置」という) 、積層される。
【００５７】
すなわち、図４において、繊維シート16b-1 〜16o-1 の長さ (図４における両矢印方向の寸法) はいずれも同じであるが、幅 (図４における両矢印方向と直交する方向の寸法) に関しては、繊維シート16a-1 ＞繊維シート16b-1 ＞繊維シート16c-1 ＞繊維シート16d-1 ＞繊維シート16e-1 ＞繊維シート16f-1 ＞繊維シート16g-1 ＞繊維シート16h-1 ＞繊維シート16i-1 ＞繊維シート16j-1 ＞繊維シート16k-1 ＞繊維シート16l-1 ＞繊維シート16m-1 ＞繊維シート16n-1 ＞繊維シート16o-1 である。
【００５８】
なお、本実施の形態では、繊維シート16a-1 〜16o-1 は、市販されている大判の繊維シートから所定の寸法に裁断することにより、製造する。
これ以外は、第１の実施の形態と同じに構成されている。
【００５９】
本実施の形態によれば、複数枚の矩形の繊維シート16a-1 〜16o-1 を千鳥配置とするため、三角柱状体14a-1 の厚さ方向の強度を、第１の実施の形態の三角柱状体14a よりも高めることができる。このため、炭素繊維強化プラスチックの特徴である、軽量化、量産性さらには品質安定性を損なうことなく、扇形長柱体の強度を、第１の実施の形態よりも高めることができる。
【００６０】
(第３の実施の形態)
次に、第３の実施の形態を説明する。
図５は、本実施の形態で用いる三角柱状体14a-2 を示す説明図である。なお、図５では繊維シート16a-2 〜16j-2 の積層枚数は10枚であって、第１の実施の形態および第２の実施の形態の積層枚数である15枚とは異なっているが、これは図面をできるだけ簡略化して本実施の形態のポイントを理解し易くためであり、繊維シート16a-2 〜16j-2 の積層枚数は適宜決定すればよいことは、いうまでもない。
【００６１】
本実施の形態の繊維シート16a-2 〜16j-2 は、上述した第２の実施の形態と同様に千鳥配置されている。
また、本実施の形態のシート16a-2 〜16j-2 は、いずれも、繊維17、18が、扇形長柱体15の長手方向 (図５における両矢印方向) に平行な任意の面内にあってこの長手方向と60度及び120 度傾斜する二つの方向へ向けて配向されている。
【００６２】
なお、本実施の形態では、繊維シート16a-2 〜16j-2 は、市販されている大判の繊維シートから所定の寸法に裁断することにより、製造する。
本実施の形態では、繊維17、18がこのように配向されており、また、装弾筒３の内面に設けられる係合部を構成する台形状のねじ部の二つの斜面もまた、扇形長柱体15の長手方向と60度及び120 度傾斜する二つの方向を指向して形成されている。
【００６３】
このため、本実施の形態の繊維17、18は、装着される砲弾の外面に係合するために設けられる係合部において、台形状のねじ部の二つの斜面にそれぞれ略平行な二つの方向を指向することとなる。
【００６４】
したがって、本実施の形態によれば、三角柱状体14a-2 の係合部における剪断強度を、第２の実施の形態の三角柱状体14a-1 よりも高めることができる。このため、炭素繊維強化プラスチックの特徴である、軽量化、量産性さらには品質安定性を損なうことなく、係合部の強度を、第２の実施の形態よりもさらに高めることができる。
【００６５】
(第４の実施の形態)
次に、第４の実施の形態を説明する。
図６は、本実施の形態で用いる三角柱状体14a-3 を示す説明図である。なお、図６では繊維シート16a-3 〜16o-32の積層枚数は15枚であるが、繊維シート16a-3 〜16o-3 の積層枚数は適宜決定すればよいことは、いうまでもない。
【００６６】
本実施の形態では、第２の実施の形態の三角柱状体14a-1 や第３の実施の形態の三角柱状体14a-2 と同様に、15枚の矩形の繊維シート16a-3 〜16o-3 は、積層方向の中央に最も幅が広い３枚の繊維シート16a-3 、16b-3 、16c-3 が配置されるとともに、この最も幅が広い３枚の繊維シート16a-3 〜16c-3 の両側に幅が順次狭くなる複数枚の繊維シート16d-3 〜16o-3 が順に千鳥配置されて、積層される。
【００６７】
すなわち、図６において、繊維シート16a-3 〜16o-3 の長さ (図６における両矢印方向の寸法) はいずれも同じであるが、幅 (図６における両矢印方向と直交する方向の寸法) に関しては、繊維シート16a-3 ＝繊維シート16b-3 ＝繊維シート16c-3 ＞繊維シート16d-3 ＞繊維シート16e-3 ＞繊維シート16f-3 ＞繊維シート16g-3 ＞繊維シート16h-3 ＞繊維シート16i-3 ＞繊維シート16j-3 ＞繊維シート16k-3 ＞繊維シート16l-3 ＞繊維シート16m-3 ＞繊維シート16n-3 ＞繊維シート16o-3 である。
【００６８】
なお、本実施の形態においても、繊維シート16a-3 〜16o-3 は、市販されている大判の繊維シートから所定の寸法に裁断することにより、製造する。
また、本実施の形態では、図６に模式的に示すように、繊維シート16a-3 〜16o-3 それぞれの繊維の配向方向が、上述した第１実施の形態〜第３の実施の形態とは異なっている。
【００６９】
すなわち、繊維シート16a-3 の繊維の配向方向は、長手方向 (図６における両矢印方向) と直交する方向の１方向 (図６では『90°』として示す) である。
また、繊維シート16b-3 、16c-3 の繊維の配向方向は、いずれも、長手方向と60度交差する方向の１方向 (図６では『60°』として示す) である。
【００７０】
また、繊維シート16d-3 、16e-3 の繊維の配向方向は、いずれも、長手方向と120 度交差する方向の１方向 (図６では『−60°』として示す) である。
また、繊維シート16f-3 、16g-3 の繊維の配向方向は、いずれも、長手方向と30度交差する方向の１方向 (図６では『30°』として示す) である。
【００７１】
また、繊維シート16h-3 、16i-3 の繊維の配向方向は、いずれも、長手方向と150 度交差する方向の１方向 (図６では『−30°』として示す) である。
また、繊維シート16j-3 、16k-3 の繊維の配向方向は、いずれも、長手方向と平行な方向の１方向 (図６では『0 °』として示す) である。
【００７２】
また、繊維シート16l-3 、16m-3 の繊維の配向方向は、いずれも、長手方向と直交する方向の１方向 (図６では『90°』として示す) である。
さらに、繊維シート16n-3 、16o-3 の繊維の配向方向は、いずれも、長手方向と平行な方向の１方向 (図６では『0 °』として示す) である。
【００７３】
本実施の形態では、繊維シート16a-3 〜16o-3 それぞれの繊維の配向方向は、以上のようになっている。このような配向方向としたこと (以下、単に『多方向配置』ともいう) のメリットとしては、装弾筒片の係合部および全体の強度をともに十分に確保しながら、装弾筒片の経時的な全体歪の抑制を図ることができる点にある。
【００７４】
すなわち、繊維強化材の一般的な欠点として、方向により寸法変化の量が異なるため、製造時や長期間貯蔵中に歪を生じて変形してしまうことが挙げられる。均等な変化を生じさせるためには全方向に繊維を配向させればよいのではとも一見考えられるが、これでは、繊維方向が多くなり、特定方向 (例えば長手方向) あるいは特定箇所 (例えば係合部) の強度が低下してしまう。
【００７５】
そこで、本実施の形態では、繊維シート16a-3 〜16o-3 それぞれの繊維の配向方向を上述した多方向配置とすることにより、装弾筒片の係合部および全体の強度をともに十分に確保しながら、装弾筒片の経時的な全体歪の抑制を図るものである。
【００７６】
なお、図６に示した繊維シート16a-3 〜16o-3 それぞれの繊維の配向方向は、あくまでも例示であり、装弾筒片の係合部および全体に要求される強度や、経時的に生じる歪の抑制要求量等を勘案して、適宜決定すればよいことはいうまでもない。
【００７７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明により、装弾筒を軽量化することができるとともに、量産性や製品の安定性をもたらし、現実に製造可能な、砲弾用装弾筒の装弾筒片、その製造法および砲弾用装弾筒を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の砲弾用装弾筒を有する装弾筒付翼安定徹甲弾を、一部簡略化するとともに透視した状態で示す説明図である。
【図２】第１の実施の形態の砲弾用装弾筒の装弾筒片の製造状況を模式的に示す説明図である。
【図３】図３(a) は、第１の実施の形態における扇形長柱体の組み立て治具を示す説明図であり、図３(b) はこの三角柱状体をセットした時の図３(a) におけるＡ−Ａ断面図、図３(c) は図３(a) におけるＡ−Ａ断面図である。
【図４】第２の実施の形態で用いる三角柱状体を示す説明図である。
【図５】第３の実施の形態で用いる三角柱状体を示す説明図である。
【図６】第４の実施の形態で用いる三角柱状体を示す説明図である。
【図７】戦車砲弾の一つである装弾筒付翼安定徹甲弾の構造の一例を示す縦断面図である。
【図８】戦車砲の砲身の砲腔に装填された装弾筒付翼安定徹甲弾を示す説明図である。
【図９】図９(a) および図９(b) は、装弾筒付翼安定徹甲弾の発射時の状況を経時的に示す説明図である。
【符号の説明】
10 装弾筒付翼安定徹甲弾
11 砲弾用装弾筒
13a 〜13d 装弾筒片
14a 〜14h 三角柱状体
15 扇形長柱体
16a 〜16o 繊維シート
17、18 繊維
19 樹脂
Claims (9)
- 炭素繊維強化プラスチック又はガラス繊維強化プラスチックからなる三角柱状体を複数個組み合わせて構成される横断面が略扇形の扇形長柱体からの切り出し体であるとともに、該扇形長柱体は炭素繊維又はガラス繊維が少なくとも互いに異なる２方向へ配向され、かつ、該互いに異なる２方向は、前記扇形長柱体の長手方向に平行な任意の面内にあって該長手方向に平行な方向及び該平行な方向に略直交する方向、又は、装着される砲弾の外面の係合部の二つの斜面にそれぞれ略平行な二つの方向であることを特徴とする砲弾用装弾筒の装弾筒片。
- 前記炭素繊維又はガラス繊維は、前記扇形長柱体の長手方向に平行な任意の面内にあって該長手方向との交差角度が、０度となる方向、３０度となる方向、６０度となる方向、９０度となる方向、１２０度となる方向または１５０度となる方向へ配向される請求項１に記載された砲弾用装弾筒の装弾筒片。
- 前記三角柱状体は、長さが同じで幅が異なり、かつ樹脂を含浸させた複数枚の矩形の繊維シートを交互に積層したものである請求項１または請求項２に記載された砲弾用装弾筒の装弾筒片。
- 前記複数枚の矩形の繊維シートは、積層方向の中央に最も幅が広いシートが配置されるとともに、該シートの両側に幅が順次狭くなる複数枚のシートが順に対称に又は非対称に配置されて、積層される請求項３に記載された砲弾用装弾筒の装弾筒片。
- 前記繊維シートが、前記炭素繊維強化プラスチック又はガラス繊維強化プラスチックと、結合材である熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂とによって構成される請求項３または請求項４に記載された砲弾用装弾筒の装弾筒片。
- 炭素繊維強化プラスチック又はガラス繊維強化プラスチックからなるとともに、炭素繊維又はガラス繊維が少なくとも互いに異なる２方向へ配向される三角柱状体を複数個組み合わせることにより横断面が略扇形の扇形長柱体を構成し、該扇形長柱体から砲弾用装弾筒の装弾筒片を切り出すとともに、該互いに異なる２方向は、前記扇形長柱体の長手方向に平行な任意の面内にあって該長手方向に平行な方向及び該平行な方向に略直交する方向、又は、装着される砲弾の外面の係合部の二つの斜面にそれぞれ略平行な二つの方向であることを特徴とする砲弾用装弾筒の装弾筒片の製造法。
- 前記炭素繊維又はガラス繊維は、前記扇形長柱体の長手方向に平行な任意の面内にあって該長手方向との交差角度が、０度となる方向、３０度となる方向、６０度となる方向、９０度となる方向、１２０度となる方向または１５０度となる方向へ配向される請求項６に記載された砲弾用装弾筒の装弾筒片の製造法。
- 前記扇形長柱体は、長さが同じで幅が異なり、かつ樹脂を含浸させた複数枚の矩形の繊維シートを交互に積層したものである請求項６または請求項７に記載された砲弾用装弾筒の装弾筒片の製造法。
- 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載された砲弾用装弾筒の装弾筒片を複数枚環状に組み合わせて構成されることを特徴とする砲弾用装弾筒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002275293A JP3882726B2 (ja) | 2002-09-20 | 2002-09-20 | 砲弾用装弾筒の装弾筒片、その製造法及び砲弾用装弾筒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002275293A JP3882726B2 (ja) | 2002-09-20 | 2002-09-20 | 砲弾用装弾筒の装弾筒片、その製造法及び砲弾用装弾筒 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004108732A JP2004108732A (ja) | 2004-04-08 |
| JP3882726B2 true JP3882726B2 (ja) | 2007-02-21 |
Family
ID=32271536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002275293A Expired - Fee Related JP3882726B2 (ja) | 2002-09-20 | 2002-09-20 | 砲弾用装弾筒の装弾筒片、その製造法及び砲弾用装弾筒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3882726B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190027379A (ko) * | 2016-07-11 | 2019-03-14 | 라인메탈 바페 뮤니션 게엠베하 | 생체공학적 구조를 갖는 송탄통 |
| CN111571137A (zh) * | 2020-05-21 | 2020-08-25 | 四平博尔特工艺装备有限公司 | 一种大长径比脱壳穿甲弹弹托的加工工艺 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8661984B2 (en) * | 2011-06-22 | 2014-03-04 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Sabot |
| KR101714164B1 (ko) | 2015-07-01 | 2017-03-23 | 현대자동차주식회사 | 차량용 복합재 멤버 및 그 제조방법 |
| CN109094058B (zh) * | 2018-07-12 | 2021-06-08 | 湖北三江航天江北机械工程有限公司 | 轻质复合材料弹托及其制造方法 |
| CN114248391A (zh) * | 2021-12-07 | 2022-03-29 | 西安英利科电气科技有限公司 | 一种穿甲弹复材弹托的制造方法及弹托 |
-
2002
- 2002-09-20 JP JP2002275293A patent/JP3882726B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190027379A (ko) * | 2016-07-11 | 2019-03-14 | 라인메탈 바페 뮤니션 게엠베하 | 생체공학적 구조를 갖는 송탄통 |
| KR102209638B1 (ko) * | 2016-07-11 | 2021-01-29 | 라인메탈 바페 뮤니션 게엠베하 | 생체공학적 구조를 갖는 송탄통 |
| US10969211B2 (en) | 2016-07-11 | 2021-04-06 | Rheinmetall Waffe Munition Gmbh | Sabot with bionic structures |
| CN111571137A (zh) * | 2020-05-21 | 2020-08-25 | 四平博尔特工艺装备有限公司 | 一种大长径比脱壳穿甲弹弹托的加工工艺 |
| CN111571137B (zh) * | 2020-05-21 | 2021-07-20 | 四平博尔特工艺装备有限公司 | 一种大长径比脱壳穿甲弹弹托的加工工艺 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004108732A (ja) | 2004-04-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112848553B (zh) | 一种加强单胞结构及其制备方法与应用、夹芯板 | |
| CN108050891A (zh) | 一种复合夹芯防弹结构 | |
| EP3476561B1 (en) | Modular mould and method for manufacturing a panel of fibre reinforced material | |
| JP3882726B2 (ja) | 砲弾用装弾筒の装弾筒片、その製造法及び砲弾用装弾筒 | |
| US11578958B2 (en) | High explosive fragmentation mortars | |
| US6928715B2 (en) | Method for producing lattice fin for missiles or other fluid-born bodies | |
| US5789699A (en) | Composite ply architecture for sabots | |
| US7935208B2 (en) | Method for manufacturing a fiber-reinforced composite sabot by using band/hoop lamination | |
| KR20130113619A (ko) | 전후 2단 스파인 구조를 가지는 화살대 | |
| US11353303B2 (en) | Sabot, bore rider, and methods of making and using same | |
| US11105595B2 (en) | High fragmentation mortar shells | |
| US20110214561A1 (en) | Method and a device for pre-stressed armor | |
| US20100276082A1 (en) | Method for manufacturing a fiber-reinforced composite sabot with improved interfacial characteristics by using short fiber | |
| KR20200023601A (ko) | 특히 중구경 범위의 발사체 | |
| EP3403047B1 (en) | Warhead | |
| US631703A (en) | Shrapnel shell. | |
| CN110274521B (zh) | 一种复合材料及制备方法 | |
| Lehmann et al. | Comparative study of railgun housings made of modern fiber wound materials, ceramic, or insulated steel plates | |
| KR100551203B1 (ko) | 섬유강화 복합재료 이탈피 및 그 보강 제조방법 | |
| KR100551202B1 (ko) | 섬유강화 복합재료 이탈피 및 그 제조방법 | |
| USH343H (en) | Fiber array reinforced kinetic energy penetrator and method of making same | |
| US9551554B2 (en) | Cryogenically generated compressed gas core projectiles and related methods thereof | |
| EP0990499A2 (en) | Compression mold | |
| CN117484905A (zh) | 一种具有支撑及开启功能的复合材料支架及其制备方法 | |
| US20170167828A1 (en) | Formable armors using ceramic components |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040203 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060426 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060725 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060911 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20061024 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20061106 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091124 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101124 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101124 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111124 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111124 Year of fee payment: 5 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111124 Year of fee payment: 5 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |